امواج رادار (Radar Waves)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
امواج رادار (Radar Waves) :
رادار (مخفف Radio Detection and Ranging) سیستمی است که از امواج رادیویی (معمولا ریزموج ها) برای شناسایی و تعیین فاصله، سرعت و جهت اجسام استفاده می کند. اصول کار رادار بسیار ساده است: یک فرستنده، پالس های کوتاهی از امواج الکترومغناطیسی را به فضا می فرستد. این امواج به اجسام (هدف) برخورد کرده و بازتابیده می شوند. یک گیرنده حساس، امواج بازتابیده (پژواک) را دریافت می کند. با اندازه گیری زمان رفت و برگشت سیگنال، فاصله هدف تعیین می شود (با استفاده از سرعت نور). با استفاده از آنتن های جهت دار و تحلیل تغییر فرکانس (اثر داپلر) می توان جهت و سرعت هدف را نیز به دست آورد.
انواع رادار: رادارها بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی می شوند: - بر اساس نوع موج: رادار پالسی (پالس های کوتاه می فرستد) و رادار موج پیوسته (CW) (امواج پیوسته با فرکانس مدوله شده می فرستد). - بر اساس کاربرد: رادار جستجو (برای کشف اهداف در یک منطقه وسیع)، رادار ردیابی (برای دنبال کردن یک هدف خاص)، رادار هواشناسی (برای ردیابی بارش و طوفان)، رادار کنترل ترافیک هوایی، رادار خودرو (برای کروز کنترل تطبیقی و تشخیص مانع). - بر اساس باند فرکانسی: باندهای مختلف رادار از VHF تا EHF (مانند باند L، S، C، X، Ku، K، Ka، W) که هر کدام برای کاربردهای خاصی مناسب هستند.
اجزای اصلی رادار: یک رادار ساده از اجزای زیر تشکیل شده است: 1. فرستنده: تولید کننده پالس های قدرتمند ریزموج. 2. آنتن: برای تمرکز امواج در یک جهت خاص (معمولا آنتن دیش چرخان یا آرایه فازی). 3. گیرنده: برای تقویت و پردازش سیگنال های بازتابیده (که بسیار ضعیف هستند). 4. دوراهه ساز (Duplexer): برای اجازه دادن به آنتن که هم برای فرستندگی و هم برای گیرندگی استفاده شود (در رادارهای پالسی). 5. پردازشگر: برای تحلیل سیگنال ها، حذف نویز، استخراج اطلاعات هدف (فاصله، سرعت، جهت)، و نمایش آنها بر روی صفحه.
رابطه رادار: معادله پایه رادار نشان می دهد که قدرت سیگنال بازتابیده (پژواک) به عوامل مختلفی بستگی دارد:
\[ P_r = \frac{P_t G^2 \lambda^2 \sigma}{(4\pi)^3 R^4} \]که در آن
\[ P_r \]توان دریافتی،
\[ P_t \]توان ارسالی،
\[ G \]بهره آنتن،
\[ \lambda \]طول موج،
\[ \sigma \]سطح مقطع راداری هدف (معیاری از اندازه و بازتابندگی هدف)، و
\[ R \]فاصله تا هدف است. نکته مهم وابستگی توان دریافتی به
\[ R^4 \]است که نشان می دهد با افزایش فاصله، سیگنال بسیار سریع ضعیف می شود.
کاربردها: رادار کاربردهای بسیار گسترده ای دارد: - نظامی: شناسایی و ردیابی هواپیماها، موشک ها، کشتی ها، و وسایل نقلیه. - هوانوردی: کنترل ترافیک هوایی، ناوبری، و سیستم های هشدار برای هواپیماها. - دریانوردی: ناوبری کشتی ها، جلوگیری از برخورد، و سیستم های بندری. - هواشناسی: ردیابی باران، برف، تگرگ، و طوفان ها (رادار داپلر). - خودروسازی: رادارهای خودرو برای کروز کنترل تطبیقی، ترمز اضطراری خودکار، و تشخیص نقاط کور. - ژئوفیزیک: رادار نفوذی به زمین (GPR) برای بررسی لایه های زیرسطحی، کشف اشیاء مدفون، و مطالعات باستان شناسی. - نجوم: رادارهای نجومی برای مطالعه سیارات و اجرام نزدیک زمین.
